第3章 手工钨极氩弧焊Word文件下载.docx
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⑨因为是明弧,便于观察与操作,尤其适用于全位置焊接。
(2)缺点
①熔池浅,熔敷速度小,生产率低。
②钨极有少量的熔化蒸发,钨微粒进入熔池会造成夹钨,影响焊缝质量,尤其是电流过大时,钨极烧损严重,夹钨现象明显。
③氩气较贵,所以其生产成本比焊条电弧焊、埋弧焊、CO2焊均高。
④氩弧焊电势高,引弧困难,需要采用高频引弧及稳弧装置等。
⑤氩弧焊所产生的紫外线是手弧焊的5~30倍,生成的臭氧对焊工危害较大;
放射性的钍钨极对焊工也有一定的危害。
所以推广使用铈钨极,对焊工的危害较小。
3.1.3手工钨极氩弧焊的应用
手工钨极氩弧焊因其操作灵活,适用性广,因此是各种氩弧焊中应用最多的一种。
广泛用于飞机制造、原子能、化工、纺织等工业中,可以焊接易氧化的有色金属及其合金、不锈钢、高温合金、钛及钛合金以及难熔的活性金属(钼、铌、锆)等。
以焊接3mm以下薄板为主,对于大厚度的重要结构,如压力容器、管道等可用于根部打底焊缝的焊接。
钨极氩弧焊的具体应用范围见表3-1。
第4章气焊与气割
鉴定要求了解气割的特点及应用,气割设备的种类、特点及使用,操作安全技术;
熟悉气割的基本原理,各种气割气体的性质和使用方法,气割的基本要求,铅焊时采用的工器具及设备;
掌握气割设备的选择及辅助工器具的使用,气割设备的维护保养,气割工艺参数对气割质量的影响,气割的基本操作方法及薄板和中厚板的气割操作方法,铅的焊接特性,铅焊时的防护措施。
4.1气割基本原理及应用
4.1.1气割的基本原理
气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰,将切割金属加热到燃烧点,然后喷射切割氧,使割缝处的金属剧烈燃烧,并吹除燃烧后产生的金属氧化物而把金屑分割开来的一种加工方法。
可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。
(1)氧气切割过程
氧气切割是根据金属在切割射流中能够剧烈燃烧(氧化),同时产生氧化物熔渣和大量热量,在高压氧的吹力下,将熔渣吹掉,使割件形成割口的过程。
氧气切割过程包括预热一燃烧一吹渣三个阶段,其实质是金属在纯氧中燃烧的过程,而不是熔化过程。
①气割开始时,用预热火焰将起割处的金属预热到燃烧温度(燃点)。
②向加热到燃点的被切割金属喷射切割氧气,使金属剧烈燃烧。
③金属燃烧氧化后,生成熔渣并放出大量的热,熔渣被切割氧吹除,所产生的热量和预热火焰能量,将下层金属加热到燃点,这样继续下去就将金属逐渐割穿。
随着割炬的移动,就能割出所需要的形状和尺寸。
氧气切割过程如图4—1所示。
(2)氧气切割的条件
氧气切割的过程是一个预热—燃烧一吹渣的连续过程,但并不是所有的金属都能满足这个过程的要求,只有符合下列条件的金属才能进行氧气切割。
①金属材料的燃点要低于其熔点金属
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在氧气中的燃点要低于熔点,这是氧气切割过程正常进行的最基本条件。
只有这样,才能保证金属在固体状态下燃烧掉,否则金属就将被熔化而成为熔割。
如低碳钢的燃点约为1350℃而熔点约为1500℃,所以具有良好的气割条件。
随着钢中含碳量的增加,则熔点降低,而燃点却增高,这样就使气割不易进行。
含碳量为0.70%的碳钢,其燃点和熔点差不多都等于1300℃,而含碳量大于0.70%的高碳钢,则由于燃点比熔点高,所以易气割。
铝、铜以及铸铁的燃点比熔点高,所以不能用普通氧气切割的方法进行切割。
②熔渣熔点要低于金属熔点金属燃烧后生成的熔渣(氧化物)的熔点必须低于金属的熔点,在金属未熔化之前,熔渣呈液体状态,从切口处被吹走。
如果金属氧化物的熔点比金属本身熔点高,则被加热金属表面上的高熔点金属氧化物会阻碍下层金属与切割氧射流的接触,使下层金属难以氧化燃烧,从而使气割过程难以进行。
如高铬或铬镍钢加热时,会形成高熔点(约1990℃)的三氧化二铬(Cr2O3);
铝及铝合金加热则会形成高熔点(2050℃)的三氧化二铝(Al2O3);
所以它们不能采用氧气切割方法进行切割。
③燃烧是放热反应金属在切割氧射流中燃烧应该是放热反应,这样才能对下层金属起到预热的作用,放出热量越多,预热作用越大,越有利于气割过程的顺利进行。
如气割低碳钢时,预热金属的热量少部分由预热火焰提供(仅占30%),而金属燃烧所需的大部分热量则依靠金属在燃烧过程中放出的热量供给(占70%)。
金属在燃烧过程中放出的热量越多,预热作用也就越大,越有利于气割过程的顺利进行。
若金属的燃烧是吸热反应,则卜层金属得不到预热,气割过程就不能进行
④金属的导热性能不应太高如果被切割金属的导热性能太高,则预热火焰及金属燃烧所供给的热量会很快被传导散失,使被气割处的温度急剧下降。
如果温度降到低于金属的燃点时,则气割过程不能开始或将中途停止。
由于铜和铝等金属具有较高的导热性能,故不能采用普通的气割方法进行切割。
⑤金属氧化物的黏度要低金属氧化物的黏度越低,流动性越好,否则,会粘在切口上,很难吹掉,影响切口边缘的整齐。
⑥杂质要少在金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少。
如碳、铬硅等元素,能阻碍气割的正常进行;
而钨、钼等元素将会提高钢的可淬性。
所以,只有这些杂质在含量很少的情况下,才能保证气割过程的正常进行,同时气割后在割缝表面也不会产生裂纹等缺陷。
钢中各元素对切割质量的影响见表4-1。
4.1.2气割的特点
气割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热一定温度(燃点),喷出高速切割氧流使其燃烧并放出热量,来实现切割的方法。
第5章碳弧气刨
鉴定要求了解碳弧气刨的特点、应用、危害及安全技术;
熟悉碳弧气刨的原理、电源及辅助器具的选用、刨削缺陷产生原因及防止措施;
掌握碳棒的要求及选用原则、工艺参数对刨削质量的影响、基本操作技术及碳钢和低合金钢的碳弧气刨的操作技术。
5.1碳弧气刨的基本原理及应用
5.1.1碳弧气刨的原理
碳弧气刨是利用碳棒与工件之间产生的电弧热将金属熔化,同时用压缩空气将这些熔化金属吹掉,从而在金属上刨削出沟槽的一种热加工工艺,其工作原理如图5—1所示。
在碳弧气刨中,压缩空气的主要作用是把碳极电弧高温加热而熔化的母材金属吹掉,同时还可以对碳棒起冷却作用,减少碳棒的损耗。
但压缩空气的流量过大时,将会使被熔化的金属温度降低,而不利于“刨削”或影响电弧的稳定燃烧。
5.1.2碳弧气刨的特点
(1)碳弧气刨的优点
①与用风铲或砂轮相比,效率高,噪声小,并可减轻劳动强度。
②与等离子弧气刨相比,设备简单,压缩空气容易获得且成本低。
③由于碳弧气刨是利用高温而不是利用氧化作用刨削金属的,因此不但适用于黑色金属,而且还适用于不锈钢、铝、铜等有色金属及其合金;
在电弧的高温作用下,各种金属及其氧化物都能熔化。
用碳弧气刨进行刨削时,各种金属材料的性能不同,只影响刨削的速度和表面的质量,而不会影响刨削过程的正常进行。
④由于碳弧气刨是利用压缩空气把熔化金属吹去,因而可进行全位置操作;
手工碳弧气刨的灵活性和可操作性较好,因而在狭窄工位或可达性差的部位碳弧气刨仍可使用。
⑤当进行清除焊缝或铸件的缺陷操作时,在一层一层地刨除焊缝或铸件缺陷
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过程中,被刨削面光洁锃亮,操作者在电弧光下可清楚地观察到缺陷的形状和深度,因此有利于清除缺陷,这样就提高了焊工返修的合格率。
这是碳弧气刨独到的长处,是使用风铲或角向磨光机时无法做到的。
(2)碳弧气刨的缺点
碳弧气刨也具有明显的缺点,如产生烟雾、噪声较大、粉尘污染、弧光辐射、对操作者的技术要求高。
5.1.3碳弧气刨的应用
由于碳弧气刨具有许多优点,因而在机械、化工、造船、金属结构和压力容器制造等行业得到了广泛的应用。
具体应用在以下几个方面。
①清焊根主要用于低碳钢、低合金钢和不锈钢材料双面焊接时,清除焊根。
②清除焊缝中的缺陷对于重要的金属结构件、常压容器和压力容器,存在不允许的超标准焊缝缺陷时,可用碳弧气刨工艺清除焊缝中的缺陷后,进行返修。
③开坡口手工碳弧气刨常用来为小件、单件或不规则的焊缝加工坡口,特别是加工中、厚板对接坡口,管对接U形坡口时,更加显示出该工艺的优点。
④清除铸件的飞刺、浇注系统、冒口和铸件的表面缺陷。
⑤切割高合金钢、铜、铝及其合金等。
对冷裂纹敏感的低合金钢厚板不宜采用碳弧气刨。
5.2碳弧气刨的设备
碳弧气刨系统由电源、气刨枪、碳棒、电缆气管和压缩空气源等组成,如图5-2。
5.2.1碳弧气刨电源
碳弧气刨时需电弧高温来熔化金属,即碳棒和工件间产生与焊条电弧相同的电弧,因此需要用一台焊机作为供电的电源。
碳弧气刨一般采用具有陡降外特性且动特性较好的手工直流电弧焊机作为电源。
由于碳弧气刨一般使用的电流较大,且连续工作时间较长,因此,应选取功率较大的焊机。
例如,当使用7mm的碳棒时,碳弧气刨电流为350A,故宜选取用额定电流为500A的手工直流电弧焊机作为电源。
使用工频交流焊接电源进行碳弧气刨时,由于电流过零时间较长会引起电弧不稳定,故在实际生产中一般并不使用。
另外逆变式交流方波焊接电源的过零时间极短,且动态特性和控制性能优良,可应用于碳弧气刨。
第6章等离子弧切割
鉴定要求了解等离子弧切割的特点及应用,切割电源的种类、型号、特点及使用,操作安全技术;
熟悉等离子弧切割的原理,电源的选择及辅助器具的使用,切割设备的选择及其保养维护方法,等离于切割机及辅助设备的使用方法,切割缺陷产生原因及防止措施;
掌握常用金属材料的切割方法,坡,清理方法,切割外观尺寸检查方法,切割外观缺陷产生原因和防止方法。
6.1等离子弧切割的基本原理及应用
等离子弧是电弧的一种特殊形式,具有高能量密度(能量密度町达10s一10^6W/cm^2)、高温度(弧柱中心温度18000~24000K)和大的焰流速度(可达300m/s以上)的压缩电弧。
等离子弧切割是利用等离子弧作为热源进行高温切割的一种方法,英文缩写PAC,ISO代号为83。
它是20世纪50年代出现的焊接及切割工艺的新型热源,随着科学技术的发展,等离子弧焊接及切割已经成为合金钢与有色金属的一项重要加工工艺。
6.1.1等离子弧切割原理
(1)等离子弧的形成
等离子弧是借助压缩效应将自由电弧压缩而成,它所受到的压缩作用有三种。
①机械压缩利用水冷喷嘴的孔道限制弧柱直径,以提高弧柱的能量密度及温度。
②热收缩因为水冷喷嘴的温度比较低,所以在喷嘴内壁建立起一层冷气膜,迫使弧柱的导电断面进一步缩小,电流密度进一步增大。
③磁收缩由弧柱电流本身产生的磁场,对于弧柱有压缩作用,又称为磁收缩效应。
试验表明:
电流密度越大,磁收缩作用越强。
(2)等离子弧的类型
按照电源供电方式的不同,等离子弧可分为以下三种形式。
①非转移型等离于弧电源负极端接钨极,正极端接喷嘴,等离子弧产生在钨极与喷嘴之间。
水冷喷嘴既是电弧的电极,又起冷壁拘束作用,而工件却不接电源。
在离子气流的作用下,弧焰从喷嘴中喷出,形成等离子焰。
这种在电极与喷嘴之间建立的等离子弧即非转移型弧,也称等离子焰,如图6—1(a)所示。
②转移型等离子弧电源负极端接钨极,正极端接工件,等离子弧产生在钨极与焊件之间。
这种在电极与焊件之间建立的等离子弧即转移型弧,如图6—1(b)
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所示。
水冷喷嘴不接电源,仅起冷却拘束作用。
转移型弧难以直接形成,必须先引燃非转移型弧,然后使电弧另一极从喷嘴转移到焊件才能形成转移型弧,这也是名称的由来。
因为转移型弧能把较多的热量传递给工件,所以等离子弧焊接及切割几乎都采用转移型弧。
③混合型等离子弧非转移型弧和转移型弧可以同时存在,称为混合型等离子弧,这时需要用两个电源独立供电,如图6—1(c)所示。
混合型等离子弧主要应用于微束等离子弧焊接和粉末堆焊等。
(3)等离子弧的切割原理
等离子弧切割原理与一般的氧—乙炔切割原理有本质上的不同,主要是利用高温高速的等离子弧及其焰流,把被切割的材料局部熔化及蒸发并吹离基体,随着等离子弧割炬的移动而形成狭窄的切缝。
切割用等离子电弧温度一般在10000—14000℃之间,远远超过所有金属以及非金属的熔点,因此能够切割绝大部分金属和非金属材料。
6.1.2等离子弧切割的特点
①切割速度快,生产率高尤其在切割碳素钢薄板时,速度可达气割的5—6倍。
②应用面广可切割任何黑色金属及有色金属,如使用非转移型弧时还能切割非金属,如混凝土、耐火砖等。
③切割面光洁平整,热变形小,切口窄,热影响区小,适合加工各种成形零件。
④切割厚板的能力不及气割,切口宽度和切割面斜角较大。
6.1.3等离子弧切割方法
(1)空气等离子弧切割
利用压缩空气作为等离子弧切割气体研究的成功,为在低碳钢切割中采用等离
第7章埋弧自动焊
鉴定要求了解埋弧自动焊的基本原理、特点及应用;
熟悉埋弧自动焊焊丝和焊剂的选配,埋弧自动焊电源的种类及型号,埋弧自动焊设备的要求及其保养维护,焊接电源的调节及使用方法;
掌握埋弧自动焊焊丝和焊剂的型号表示方法,埋弧自动焊的焊接工艺及基本操作技术。
7.1埋弧自动焊基本原理及应用
埋弧焊是一种非明弧焊接方法,英文缩写SAw,ISO代号为12。
由于焊接时电弧在焊剂下面燃烧,故此又称为焊剂下的电弧焊。
7.1.1埋弧自动焊的基本原理
埋弧自动焊是以电弧作为热源的机械化焊接方法。
埋弧自动焊实施过程如图7—1所示,它由4个部分组成。
①电源接在导电嘴和工件之间用来产生电弧。
②焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送人焊接区。
③颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊缝接口区。
④焊丝及送丝机构、焊剂漏斗和焊接控制盘等通常装在—台小车上,以实现焊接电弧的移动。
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埋弧焊焊缝形成过程如图7—2所示。
埋弧焊时,连续送进的焊丝在一层可熔化的颗粒状焊剂覆盖下引燃电弧;
电弧在两电极焊丝和焊件之间燃烧,由于电弧的加热使焊丝、母材和焊剂熔化以致部分蒸发后,在电弧区便由金属和焊剂蒸气构成一个空腔,电弧就在这个空腔内稳定燃烧,成为电弧燃烧室。
空腔底部是熔化的焊丝和母材形成的金属熔池,顶部则是熔融焊剂形成的熔渣,熔池金属受熔渣和焊剂蒸气的保护不与空气接触。
7.1.2埋弧自动焊的特点
(1)埋弧自动焊的优点
①生产效率高埋弧自动焊生产效率高的原因是,一方面焊丝导电长度缩短,电流密度提高,因此电弧的熔深能力和焊丝熔敷效率都大大提高。
一般不开坡口单面一次熔深可达20mm;
另——方面由于焊剂和熔渣的隔热作用,电弧上基奉没有热的辐射散失,飞溅也小,虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大,但总的热效率仍然大大增加,因而使埋弧自动焊的焊接速度可以大大提高。
以厚度8一10mm的钢板对接为例,单丝埋弧焊速度可达30一50m/h,双丝或多丝埋弧焊还可以提高一倍以上,而手工焊则不超过6~8m/h。
②焊缝质量好由于焊剂的存在,保护丁电弧及熔池,避免了环境的影响,而且熔池凝固缓慢,熔池中冶金反应充分,对防止气孔、夹渣、裂纹的产生很有利。
同时通过焊剂可以向熔池渗合金,提高焊缝金屑的力学性能。
因为熔渣隔绝空气的保护效果好,电弧区主要成分是CO,焊缝中含氮量、含氧量大大降低。
可以说,在通用的各种焊接方法中,埋弧自动焊的质量最好。
①自动调节埋弧自动焊时,焊接参数可以通过自动调节来保持稳定,焊缝成分稳定,力学性能较好。
这样既保证了焊缝质量,又减轻了焊工的劳动强度。
④劳动条件好除了减轻手工焊操作的劳动强度外,它没有弧光辐射,焊工的劳动条件较好,这是埋弧自动焊的独特优点。
(2)埋弧自动焊的缺点
①由于埋弧自动焊是依靠颗粒状焊剂堆积形成保护条件,因此,主要适用于水平面(俯位)焊缝焊接。
国外也有采用特殊机械装置,保证焊剂堆敷在焊接区而不落下来,从而实现了埋弧横焊、立焊和仰焊,还有研究磁性焊剂的埋弧横焊和仰
第8章二氧化碳气体保护焊
鉴定要求了解CO2气体保护焊的特点及应用,焊机的种类及型号,保护气体及气瓶的基本知识,操作安全技术;
熟悉CO2气体保护焊基本原理及应用,设备的组成、使用及其棵养维护方法,坡,清理方法,缺陷产生原因及防止措施;
掌握常用CO2气体保护焊焊丝的分类和型号表示方法,低碳钢及低合金钢焊丝的选择和使用,CO2气体保护焊工艺参数的选择及其对焊缝质量的影响。
8.1二氧化碳气体保护焊基本原理及应用
二氧化碳气体保护焊是熔化极气体保护电弧焊的一种,英文缩写GMAW,ISO代号为135,它是采用COz作为保护气体进行焊接的熔化极气体保护电弧焊方法。
8.1.1二氧化碳气体保护焊的基本原理
CO2气体保护焊是目前应用十分广泛的焊接方法,是利用焊丝与工件间的电弧热量来熔化焊丝和母材金属,并向焊接区域输送保护气体CO2,使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属得到保护。
连续送进的焊丝金属不断熔化过渡到熔池,与熔化的母材一起形成焊缝。
CO2气体保护焊对焊接区的保护简单、方便,焊接区便于观察,焊枪操作方便,生产效率高,有利于进行全位置焊接,容易实现机械化和自动化。
CO2气体保护焊的过程示意图如图8—1所示。
8.1.2二氧化碳气体保护焊的特点
CO2气保焊是20世纪50年代初期发展起来的一种新的焊接技术,现在已在国内外获得广泛应用。
和其他电弧焊相比,有以下一些特点。
①生产率高CO2电弧的穿透力强,熔深大而且焊丝的熔化率高,所以熔敷速度快,生产率可比手工焊高1~3倍。
②焊接成本低C02气体是酿造厂和化工厂的副产品,来源广、价格低,因而C02气保焊的成本只有埋弧焊和手工电弧焊的40%~50%。
③能耗低C02气保焊和焊条电弧焊相比,3mm厚低碳钢板对接焊缝,每米
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焊缝消耗的电能,前者为后者的70%左右。
25mm厚低碳钢板对接焊缝,每米焊缝消耗的电能,前者仅为后者的40%左右,所以CO2气保焊是较好的节能焊接方法。
④应用范围广不论何种位置都可以进行焊接。
薄板可焊到1mm左右,最厚几乎不受限制(采用多层焊)。
而且焊接薄板时,较之气焊速度快、变形小。
⑤抗锈能力较强,焊缝含氢量低,抗裂性好。
⑥焊后不需清渣,又因为是明弧,便于监视和控制,有利于实现焊接过程的机械化和自动化。
8.1.3二氧化碳气体保护焊的应用
目前,我国在发展CO2气保焊接设备、焊接材料和焊接工艺上取得了很大成就,使CO2气保焊提高到一个新的水平。
现在,C02气保焊已在我国造船、机车制造、汽车制造、石油化工、工程机械、农业机械等工业部门中获得了日益广泛的应用,
CO2气体密度较大,并且受电弧加热后体积膨胀也较大,所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面,效果良好。
但是它的物理化学性质又给焊接带来’些问题。
如在焊接过程中有金属飞溅,焊缝外形较为粗糙,以及电弧气氛具有较强的氧化性,必须采用含有脱氧剂的焊丝等。
CO2气保焊除了用于对接及角焊缝外,还可用于耐磨零件的堆焊、铸钢件的补焊等方面。
目前,COz气保焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。
对于不锈钢,焊缝金属有增碳现象,影响抗晶间腐蚀性能,因此,只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。
8.2二氧化碳气体保护焊焊丝
8.2.1焊丝的分类与型号
CO2气体保护焊焊丝同钨极氩弧焊焊丝一样,种类很多,按照材质主要分为碳素钢焊丝、合金钢焊丝及不锈钢焊丝;
按照焊丝截面形状结构,分为实芯焊丝和药芯焊丝。
(1)实芯焊丝
采用CO2气体保护焊时,CO2气体在电弧的高温区分解为一氧化碳并放出氧气,氧化作用较强,容易产生气孔和飞溅及合金元素的烧损。
为了防止气孔、减少飞溅和保证焊缝的力学性能,要求焊丝中要有足够的合金元素。
一般在CO2气体保护焊的焊丝中添加一定量的硅和锰联合脱氧,硅和锰的氧化物形成硅酸锰盐,它的密度小,容易从熔池中浮出,不会产生夹渣。
由于焊丝表面的清洁度直接影响焊缝金属的含氢量,因此在焊接前应采取必要的措施,清除掉焊丝表面的水分和污物。
实芯焊丝的型号参照第3章第2节手工钨极氩弧焊焊丝的型号编制方法。
第二篇中级焊工
第9章中级焊工基础知识
鉴定要求了解化工安全管理各项制度,应力与变形的原因及分类,管道及梁、柱的基本知识,焊接圈的定义及特点,焊接接头腐蚀形式、特点及防护方法,各种表面探伤原理;
熟悉事故处理方法及报告程序,管道及梁、拄的焊接要求,零件装配设备及方法,焊接性的定又及影响因素,缺陷返修措施,置换焊接技术要点;
掌握控制焊接残余应力和残余变形的措施,消除残余应力和矫正残余变形的方法,压力容器焊缝的分类,零件的定位及测量,碳当量的定义及应用。
9.1化工安全管理制度
化工安全管理制度包括的内容较多,在《化工维修基础》中已经介绍了安全教育
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